## PENGARUH JUMLAH SUDU TERHADAP KINERJA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL TIPE DARRIEUS-H NACA 3412
DENGAN SUDUT PITCH 0 0

## Arif Rochman Fachrudin
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang E-mail : arifrochman.f@polinema.ac.id

## ABSTRACT
Potential and utilization of renewable energy in Indonesia is still very small. One of  the  renewable  energy  sources  is  wind  energy.  The  use  of  wind  turbines,  wind energy  is  converted  into  mechanical  energy  and  can  then  generate  electricity through  a  generator.  Wind  turbines  are  environmentally  friendly,  inexpensive, easy to operate and easy to maintain. The purpose of this study was to determine the  effect  on  the  performance  of  the  number  of  blades  and  wind  speed  for  the vertical  axis  wind  turbine  type  darrieus  H  with  the  NACA  profile  3412  with  a pitch 0o angle. This study uses an experimental method, with a number of blades and  varying  wind  speeds.  The  number  of  blades  given  is  2  units,  3  units  and  4 units. The speed of the given wind is 3.3 m / s, 3.5 m / s, 3.7 m / s, and 3.9 m / s. Performance  is  obtained  from  the  electrical  power  produced  by  a  generator mounted on the turbine axis. The results showed that the turbine performance was influenced  by  the  number  of  blades.  The  highest  power  in  the  number  of  blades was 4 units at a wind speed of 3.3 m / s which resulted in electric power of 5.166 Watt. The lowest electric power is produced on turbines with a number of units of 2 units  at a wind speed of 3.3 m / s, which  is 3.0173  Watts. The blade is 2 units and  3 units,  at  a  wind  speed of 3.3  m  /  s; 3.5  m  /  s;  3.7  m  /  s  and 3.9  m  /  s,  the electrical  power  produced  is  relatively  the  same,  while  in  blades  4  units,  the difference in wind speed (3.3 m / s; 3.5 m / s; 3.7 m /  s and 3.9  m / s) produce a difference in the electrical power produced
Keywords: wind turbines, fromeus-h, vertical axis.

## 1. PENDAHULUAN
Potensi dan pemanfaaatan Energi terbaharukan  di Indonesia masih sangat kecil. Sumber-sumber  energi  terbarukan  dapat  berasal  dari  matahari,  air,panas  bumi, biomassa dan juga angin. Energi angin merupakan energi yang fleksibel karena dapat diterapkan  dimana-mana,  baik  di  daerah  landai,  dataran  tinggi,  dan  laut.  Pemakaian
energi angin di Indonesia masih belum optimal hanya 1,06 MW dari 28.658,36 MW kapasitas pembangkit listrik PLN.(Akhlis Nur, dkk, 2016)
Di  Indonesia,  kecepatan  angin  berkisar  antara  2  m/s  hingga  6  m/s  yang  cocok untuk  pembangkit  listrik  tenaga  angin  skala  kecil  (10  kW)  dan  menengah  (10-100 kW).  Dengan  pemanfaatan  turbin  Angin,  Energi  angin  dirubah  menjadi  energi mekanik  dan  selanjutnya  bisa  menghasilkan  listrik  melalui  generator.  Turbin  angin selain  ramah  lingkungan,  murah,  mudah  dioperasikan  dan  mudah  untuk  dilakukan pemeliharaan. Energi angin menggerakkan turbin menghasilkan putaran poros(energi mekanik),  dari  energi  mekanik  kemudian  dikonversikan  menjadi  energi  listrik dengan melalui generator. Dari generator menghasilkan energi listrik.
Menurut  arah  sumbu  rotasinya  turbin  angin  dapat  dikelompokkan  menjadi  2 jenis  yaitu  turbin  sumbu  vertical  dan  sumbu  horizontal.  Dilihat  dari  konstruksinya turbin  angin  sumbu  vertical  memiliki  kelebihan  jika  dibanding  dengan  sumbu horizontal  tetapi  turbin  angin  sumbu  vertical  memiliki  efisiensi  yang  lebih  rendah jika  dibanding  dengan  sumbu  horisontal,  karena  itu  penelitian  untuk  meningkatkan efisiensi  turbin  angin  sumbu  vertical  terus  dilakukan.  Sebagaimana  gambar  1,  salah satu  jenis  turbin  angin  sumbu  vertical  adalah  tipe  Darrieus  dan  salah  satunya Darrieus  tipe  H.  Turbin  angin  darrieus  tipe  H  adalah  jenis  turbin  sumbu  vertical dengan menggunakan bilah dan lengan yang menghubungkan ke poros rotor.
Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  pada  turbin  angin  ini  untuk  mendapatkan kinerja  yang optimal. Penelitian tersebut antara lain dilakukan oleh Darrieus tipe  H. Dominy (Dominy, 2006) melakukan pengujian jumlah sudu yang sesuai untuk turbin Darrieus tipe H dengan menguji performa turbin dengan jumlah sudu 1, 2 dan 3. Dari pengujian  direkomendasikan  untuk  penggunaan  3  sudu untuk  kecepatan  angin  yang rendah.  Hiren  (2014)  [3]  menguji  pengaruh  sudut  pitch  pada  sudu  NACA  0012, 0015,0018  dengan  sudut  (-80,  -40,  00,  40,  80)  .  Dari  penelitian  didapatkan  bahwa sudut pitch merupakan factor yang berpengaruh terhadap Sudu Darrieus Tipe H. Hal ini  juga  dibuktikan  oleh  Napitulu  (Napitulu,  2014)  yang  menguji  pengaruh  sudut pitch  pada  kisaran  sudut  00,  20,  40,  60,  80,  100,  120  dan  jumlah  sudu  3,  4  dan  5. Sudut  pitch  semakin  besar  akan  meningkatkan  performa  turbin  tetapi  pada penambahan sudut akan menurunkan performa turbin.
Gambar 1. Turbin angin darius tipe H
(www.berenergi.com,2018)
Jumlah  sudu  adalah  salah  satu  faktor  penting  dalam  desain  Turbin  Angin Darrieus  Tipe  H  sebagaimana  yang  telah  dipaparkan  oleh  Dominy,  namun  jumlah yang  digunakan  hanya  3  unit  dan  mempunyai  perbedaan  tipe  NACA.  Dalam penelitian  ini  akan  membahas  pengaruh  jumlah  sudu  NACA  3412  dengan  variasi kecepatan angin terhadap daya listrik yang dihasilkan.
Turbin  angin  Darrieus  mengaplikasikan  blade  dengan  bentuk  dasar  airofoil NACA.  Mengacu  pada  bentuk  blade,  prinsip  kerja  turbin  angin  Darrieus memanfaatkan  gaya  lift  yang  terjadi  ketika  permukaan airfoil  NACA  dikenai  aliran angin.  Kelemahan  utama dari  turbin  angin  Darrieus  yaitu  yakni  memiliki  torsi  awal berputar yang sangat kecil hingga tidak dapat melakukan self start. Pada aplikasinya, turbin  angin  Darrieus  selalu  membutuhkan  perangkat  bantuan  untuk  melakukan putaran awal (Napitupulu, 2013).
Airfoil  NACA  (National  Advisory  Committee  for  Aeronautics)  adalah  salah satu  bentuk  bodi  aerodinamika  sederhana  yang  berguna  untuk  dapat  memberikan gaya  angkat  tertentu  terhadap  suatu  bodi  lainnya  dan  dengan  bantuan  penyelesaian matematis  sangat  memungkinkan  untuk  memprediksi  berapa  besarnya  gaya  angkat yang  dihasilkan  oleh  suatu  bodi  airfoil.  Geometri  airfoil  memiliki  pengaruh  besar terhadap  karakteristik  aerodinamika  dengan  parameter  penting  berupa  CL,  dan kemudian akan terkait dengan gaya angkat yang dihasilkan (Mulyadi, 2010).

## 2. METODE PENELITIAN

## Tahapan Penelitian
Dalam  penelitian  ini  dilakukan  2  tahapan  penelitian.  Tahapan-tahapan  penelitian meliputi

## 1. Tahapan Perancangan
Jika  diuraikan,  tahapan  yang  dilakukan  dalam  perancangan  penelitian  ini  adalah sebagai berikut:
a. Menentukan dimensi komponen turbin
b. Membuat perancangan turbin angin.
c. Melakukan pengujian kinerja turbin angin.
d. Analisis data dari pengujian turbin angin.

## 2. Tahapan Pengujian
Pada tahapan pengujian  ini dilakukan  variasi  jumlah sudu  yaitu 2 unit, 3 unit dan 4 unit. Dari variasi jumlah sudu kecepatannya juga di variasi divariasikan 3,3 m/s ; 3,5 m/s ; 3,7 m/s dan 3,9 m/s.

## Spesifikasi Turbin
Desain  dan  spesifikasi  turbin  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  dan  gambar  2.  Turbin didesain berdasar profil NACA 3412 dengan sudu terbuat dari seng sebagai selimut.
Tabel 1 Spesifikasi Turbin Angin No  SPESIFIKASI KETERANGAN 1 Jenis Turbin Darrieus H 2 Jenis aksis Vertikal Aksis 3 Diameter 250 mm 4 Panjang Chord 70 mm 5 Tinggi Blade 310 mm 6 Material Blade Seng 7 Jumlah Blade Divariasi 8 No NACA 3412
Gambar 2. Turbin Sumbu Vertikal sudu 4 unit
Instalasi pengujian
Gambar 3. Instalasi Pengujian
Keterangan :
1. Fan
2.   Terowongan angin
3.   Turbin
4    Anemometer
5.   Generator
Instalasi pengujian ditunjukkan pada gambar 3. Angin di suplai oleh fan yang terletak  di  depan  terowongan  angin,sedang  turbin  dipasang  ditengah  terowongan angin.    Didalam  terowongan  angin  dipasang  alat  ukur  anemometer.  Generator terpasang langsung di poros turbin.
Gambar 4. Ekperimentasi Turbin Angin sumbu Vertikal 4 sudu Gambar 4 menunjukkan ekperimentasi turbin angin sumbu vertikal sudu 4 unit Variabel Penelitian
Variabel penelitian adalah :
1.    Kecepatan  angin  adalah  3,3  m/s,  3,5  m/s,  3,7  m/s    dan  3,9  m/s.  (disimulasikan dengan fan).
2.   Jumlah sudu menggunakan 2, 3 dan 4 unit.
3.   Daya listrik yang dihasilkan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  dari  data  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka  diperoleh  grafik  hasil perhitungan yang terdapat pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Jumlah sudu vs Daya Listrik berdasarkan  Gambar  5  terlihat  bahwa  pengaruh  jumlah  sudu  sangat  besar  terhadap daya listrik yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah sudu daya listrik semakin tinggi pada  masing  masing  kecepatan  angin.  Daya  listrik  tertinggi  terdapat  pada  sudu dengan jumlah unit 4 pada kecepatan angin 3,3 m/s yaitu sebesar 5,166 Watt.  Daya
0 1 2 3 4 5 6 2 UNIT 3 UNIT 4 UNIT D ay a Li st ri k (W ) Jumlah Sudu (Unit) v=3,3 m/s v=3,5 m/s
v=3,7 m/s v=3,9 m/s
listrik  terendah  dihasilkan  pada  jumlah  sudu  2  unit  pada  kecepatan  angin  3,3  m/s yaitu 3,0173 Watt.
Gambar 6. Kecepatan Angin vs Daya Listrik
Berdasarkan  gambar  6,  Pada  jumlah  sudu  2  unit  dan  3  unit,  kecepatan  angin  tidak terlalu berpengaruh terhadap daya listrik yang dihasilkan. Pada jumlah sudu 2 dan 3, daya  listrik  yang  dihasilkan  cenderung  sama.  Untuk  sudu  4  unit,  daya  listrik  yang dihasilkan  mengalami    perbedaan  yang  signifikan  pada  masing  masing  kecepatan angin. Daya  listrik terbesar pada kecepatan angin  3,3 m/s  yaitu sebesar 5,165875 W dan semakin menurun pada kecepatan angi 3,5 m/s, 3,7 m/s dan terkecil daya listrik pada kecepatan angin 3,9 m/s yaitu sebesar 4,3559 W.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  dan  pengujian  yang  telah  dilakukan  terhadap  turbin  angin sumbu vertikal tipe darrieus H dengan variasi jumlah sudu dan kecepatan angin pada profile Naca 3412 dapat disimpulkan bahwa:
1. Jumlah sudu pada turbin angin mempunyai terhadap daya listrik  yang dihasilkan. Dari jumlah sudu 2 unit, 3 unit dan 4 unit  yang digunakan, semakin banyak sudu semakin  besar daya  listrik  yang  dihasilkan  .  Daya  listrik  terbesar pada penelitian ini  terdapat pada  jumlah  sudu  4 unit  pada  kecepatan  angin  3,3  m/s  yaitu      5,166 Watt dan daya listrik terendah pada jumlah sudu 2 unit yaitu 3,0173 Watt.
2. Pada  setiap  unit  sudu,  variasi  kecepatan  agin  kecepatan  angin  memberikan pengaruh  yang  berbeda  beda.  Pada  sudu  2  unit  dan  3  unit  pada  kecepatan  angin 3,3  m/s;  3,5  m/s  ;  3,7  m/s  dan  3,9  m/s,  daya  listrik  yang  dihasilkan  cenderung sama. Pada sudu 4 unit, variasi kecepatan angin (3,3 m/s; 3,5 m/s ; 3,7 m/s dan 3,9 m/s) menghasilkan daya listrik yang berbeda, daya listrik terbesar pada kecepatan
0 1 2 3 4 5 6 KEC 3,3 KEC 3,5 KEC 3,7 KEC 3,9 D a ya L is tr ik ( W ) Kec. Angin (m/s)) 2 UNIT 3 UNIT 4 UNIT
3,3  m/s,  yaitu  5,165875  W  dan  daya  terendah  pada  kecepatan  3,9  m/s  yaitu 4,3559W.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Direktur DRPM KemenRisTekDikTi  –  Republik  Indonesia  dan  Direktur  Politeknik  Negeri  Malang atas bantuan dan kesempatan yang diberikan

## DAFTAR PUSTAKA
Akhlis  Nur, dkk, 2016, Studi Eksperimen Pengaruh Sudut Pitch Terhadap Performa Turbin  ngin  Darrieus-H  sumbu  Vertical  NACA  0012,  Jurnal  Media  Mesin  vol 17 no 2 2016, Surakarta
Dominy  Robert  G,  2007,  Self-Starting  Capability  of  a  Darrieus  Turbine, Northumbria University.
Mulyadi,  2010,“Analisis  Aerodinamika  Pada  Sayap  Pesawat  Terbang  Dengan Menggunakan  Software  Berbasis  Computational  Fluird  \Dynamics  (CFD)”, Universitas Gunadarma.
Napitupulu  Farel  H,  Ekawira  K.  Napitupulu,2014,  Uji  Performa  Turbin  Angin Tipe Darrieus-H dengan Profil Sudu NACA 0012 dan Analisa Perbandingan Efesiensi Menggunakan  Variasi  Jumlah  Sudu  dan  Sudut  Pitch,  Universitas  Sumatera Utara, 0216-7492.
www.berenergi.com